全球第一座抽水蓄能電站1882年誕生于瑞士蘇黎世，已經一百三十余年。抽水蓄能電站從最初的四機式(水輪機、發(fā)電機、水泵、電動機)、過渡到三機式(水輪機、發(fā)電-電動機、水泵)、最后發(fā)展到兩機可逆式水泵水輪機組，從配合常規(guī)水電的豐枯季調節(jié)到配合火電、核電運行、逐漸轉變?yōu)榕浜闲履茉催\行，從定速機組發(fā)展到交流勵磁變速機組和全功率變頻機組，技術在不斷更新，在電網中承擔調峰填谷、調頻調相、配合新能源儲能、事故備用、黑啟動等功能，為電網安全穩(wěn)定運行起到了重要作用。未來在全球綠色低碳轉型的大潮下，風電、光伏發(fā)電大規(guī)模建設，特高壓輸電廣泛應用，抽水蓄能電站將起到至關重要的作用。全球抽水蓄能電站規(guī)模統(tǒng)計見圖1所示。
圖1 全球抽水蓄能電站規(guī)模統(tǒng)計圖
全世界抽水蓄能發(fā)展歷程
（一）抽水蓄能電站發(fā)展起步階段
瑞士蘇黎世奈特拉電站是第一座抽水蓄能電站，裝機容量515kW，利用落差153m，汛期將河流多余水量（下庫）抽蓄到山上的湖泊（上庫），供枯水期發(fā)電用，是一座季調節(jié)型抽水蓄能電站。
截至1950年底，全世界建成抽水蓄能電站31座，總裝機容量約1300MW(部分混合式電站按泵工況最大入力統(tǒng)計)，主要分布在瑞士、意大利、德國、奧地利、捷克、法國、西班牙、美國、巴西、智利和日本，其中最早采用可逆式機組的是西班牙于1929年建成的烏爾迪賽電站，裝機容量7.2MW。
（二）20世紀50年代~60年代
從第二次世界大戰(zhàn)后經濟復蘇期結束到1973年世界石油危機前，美歐日等發(fā)達國家經歷了長達20余年的經濟高速增長期，隨著工業(yè)化時代的來臨，電力負荷迅速增長；家用電器普及化，電力負荷的峰谷差也迅速增加，具有良好調峰填谷性能的抽水蓄能電站得以迅速發(fā)展。
20世紀50年代是抽水蓄能電站開始迅速發(fā)展的起步階段，年均增加裝機容量200MW，到1960年全世界抽水蓄能電站裝機容量3420MW。西歐國家始終引領著世界抽水蓄能電站建設的潮流。
20世紀60年代年均增長1259MW，到1970年，全世界抽水蓄能電站裝機容量增至16010MW，已占總裝機容量的1.42%。到60年代后期，美國抽水蓄能裝機容量躍居世界第一，并保持20多年。
（三）20世紀70年代~80年代
1973年和1979年的兩次石油危機，使燃油電站比重下降，核電站建設開始迅猛發(fā)展，同時常規(guī)水電比重下降，電網調峰能力下降，低谷富裕電量大增，急需調峰填谷性能優(yōu)越的抽水蓄能電站與之配套。
20世紀70年代和80年代為發(fā)展黃金時期，年均增長率分別達到11.26%和6.45%。到1990年底，全世界抽水蓄能電站裝機容量增至86879MW，已占總裝機容量的3.15%。
（四）20世紀90年代
受到1979年美國三里島核電站和1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站嚴重事故的影響，對核電站安全性的擔憂大大增加，歐美一些國家民眾反核呼聲高漲，不僅影響新核電站的建設，甚至使已運行的核電站關閉。核電站的減少、調峰性能良好的燃氣電站的大量建設，調峰填谷的需求有所下降，同時水庫大壩對局部生態(tài)環(huán)境影響的爭論，必然影響抽水蓄能電站的建設。
進入20世紀90年代后，發(fā)達國家經濟增長速度有所放慢，抽水蓄能電站建設年均增長率從80年代的6.45%猛降至2.75%，到2000年全世界抽水蓄能電站裝機容量達到114000MW。進入90年代，日本后來居上，超過美國成為抽水蓄能電站裝機容量最大的國家。
（五）2000年~2020年
進入21世紀，西方發(fā)達國家經濟增速放緩，抽水蓄能電站的建設規(guī)模有限。隨著亞洲國家經濟增長速度提升，特別是中國、韓國和印度，電力需求旺盛，對抽水蓄能電站的需求增加迅猛。
2010年全世界抽水蓄能電站裝機容量達到135000MW，年均增長率為1.71%。2020年達到159490MW，年均增長率為1.68%。2017年中國超越了日本達到28490MW，成為全世界抽水蓄能電站規(guī)模最大的國家。
中國抽水蓄能電站發(fā)展歷程
我國開展抽水蓄能電站建設已經五十余年。從我國抽水蓄能電站的發(fā)展趨勢來看，在時間上呈現(xiàn)為年代波浪式發(fā)展，空間上則呈現(xiàn)為跨區(qū)輻射式發(fā)展。在這期間，基于大型水電建設所積累的技術和工程經驗，加上引進和消化吸收國外先進技術，及一批大型抽水蓄能電站的建設實踐，已讓我國累積了豐富的建設經驗，掌握了較先進的機組制造技術，電站的整體設計、制造和安裝技術更是達到了國際先進水平。我國抽水蓄能電站規(guī)模統(tǒng)計見圖2所示。
圖2 我國抽水蓄能電站規(guī)模統(tǒng)計圖
（一）20世紀60年代~70年代
1968年，河北崗南水庫電站安裝了一臺容量11MW的進口抽水蓄能機組。1973年和1975年，北京密云水庫白河水電站安裝了兩臺國產11MW抽水蓄能機組。這兩座小型混合式抽水蓄能電站的投運，標志著我國抽水蓄能電站建設拉開序幕。
（二）20世紀80年代~90年代
十一屆三中全會的召開，我國決定實行改革開放，隨著國民經濟的快速發(fā)展，在電力負荷急劇增長的同時，峰谷差逐漸增大。在嚴重缺電的形勢下，各地加快了電源建設，特別是燃煤火電，水電比重迅速下降，調峰問題日益嚴重，拉閘限電頻繁，影響各項事業(yè)快速發(fā)展，電網安全受到嚴重威脅。
20世紀90年代，為配合核電、火電運行及作為重點地區(qū)安保電源，在華北、華東、南方等地區(qū)相繼建成十三陵（800MW）、廣蓄（2400MW）、天荒坪（1800MW）等一批大型抽水蓄能電站，到2000年底總容量達到5520MW。該階段電站單機容量、裝機規(guī)模已達到較高水平，但機組設計制造嚴重依賴進口。
（三）2001年~2010年
進入21世紀，中共十六大提出到2020年GDP再翻兩番的宏偉目標，我國經濟建設進入新一輪的快速發(fā)展期，隨之電力負荷也迅速增長，多省市出現(xiàn)缺電現(xiàn)象，調峰需求進一步加大。
從1999年起，又一批共11座抽水蓄能電站陸續(xù)開工建設，建設規(guī)模達到11220MW。從惠州、寶泉和白蓮河三座電站開始，機組國產化的步伐大大加快。截至2010年底，隨著張河灣、西龍池、桐柏、泰安、宜興、瑯琊山等一批大型抽水蓄能電站相繼投產，全國抽水蓄能電站裝機容量達到14510MW。
（四）2011年~2020年
2009年~2013年，國家能源局組織水電總院、國網新源、南網調峰調頻公司等單位，開展了新一輪的抽水蓄能選點規(guī)劃工作。“十二五”、“十三五”期間，為適應新能源、特高壓電網快速發(fā)展，抽水蓄能發(fā)展迎來新的高峰，相繼開工了吉林敦化、河北豐寧、山東文登、山東沂蒙、安徽績溪等抽水蓄能電站。目前，通過引進、消化、吸收、創(chuàng)新等，國內在抽水蓄能工程勘察設計施工、成套設備設計制造及電站運行等方面已經達到世界先進水平。
截至2020年底，全國運行抽水蓄能電站32座、31490MW，在建抽蓄裝機45450MW。
抽水蓄能電站建設展望
國際可再生能源署（IRENA）《電力儲存與可再生能源：2030年的成本與市場》提出，到2030年，全球儲能裝機將在2017年基礎上增長42%～68%，抽水蓄能裝機增長幅度約為40%～50%。
為實現(xiàn)我國“碳達峰、碳中和”的宏偉目標，國家能源局在《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021~2035年）》提出，到2025年，抽水蓄能投產總規(guī)模較“十三五”翻一番，達到6200萬kW以上；到2030年，抽水蓄能總投產規(guī)模較“十四五”再翻一番，達到1.2億kW左右；到2035年，形成滿足新能源高比例大規(guī)模發(fā)展需求的，技術先進、管理優(yōu)質、國際競爭力強的抽水蓄能現(xiàn)代化產業(yè)，培育形成一批抽水蓄能大型骨干企業(yè)。
《巴黎協(xié)定》的簽訂掀起了全球綠色低碳的轉型大潮，隨著新能源的快速發(fā)展，抽水蓄能電站因其靈活調節(jié)特性成為了保障風電、太陽能等不可控新能源發(fā)電的重要手段，抽水蓄能電站的規(guī)劃建設又一次進入各主要國家決策者視野，抽水蓄能電站將進入新一輪的建設高潮。（作者系中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司規(guī)劃發(fā)展研究院規(guī)劃院專總唐修波）
來源：中國改革報《能源發(fā)展》周刊
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